凝固点降低法测摩尔质量.ppt.ppt

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1、物理化学实验凝固点降低法测摩尔质量主讲教师:方冉20110301实验目的了解并掌握溶液凝固点的测定技术。用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。通过实验进一步理解溶液理论。实验原理溶液的凝固点通常指溶剂和溶质不生成固溶体的情况下，固态纯溶剂和液态溶液平衡时的温度。稀溶液中溶剂遵守拉乌尔定律：PA=PA*xB。根据拉乌尔定律，一定温度下溶液中溶剂的蒸气压PA小于纯溶剂的蒸气压PA*，因此溶液的凝固点通常低于纯溶剂的凝固点，如图所示：液态纯溶剂PA*-T曲线与固态纯溶剂PAs-T曲线相交于A点(T=Tf*)。在此温

2、度下，液态纯溶剂和固态纯溶剂的蒸气压均为PA*，化学势相等，平衡可逆。Tf*即为纯溶剂的凝固点。实验原理当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即ΔTf＝Tf*－Tf＝KfmB式中，ΔTf为凝固点降低值，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为式中，MB为溶质的分

3、子量。将该式代入(1)式，整理得：（1）（2）若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔTf，即可根据(2)式计算溶质的分子量MB。f通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不

4、到正确的凝固点。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如下图所示。从对溶液两相共存时，自由度f*=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如下图所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按下右图中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用

5、稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以本实验是通过测定溶液的热敏电阻的阻值R对时间t作步冷曲线热敏电阻与温度的关系为：过冷法就是将已知浓度的溶液逐渐冷却成过冷溶液，然后促使溶剂结晶。液体在凝固前温度随时间均匀下降，当到凝固点时，生成晶体放出凝固热，会使体系回温。当放热与散热平衡时温度恒定，直到全部凝固后温度再均匀下降.仪器与药品凝固点测定装置1套，数字万用表1台电磁搅拌器1台，移液管25ml1只，吸

6、耳球１个，奈管2支砝码一盒，热敏电阻1支，环己烷，萘，碎冰块。实验步骤25ml环己烷配有磁子、热敏电阻的凝固点管粗测直接放入冰水烧杯冷却晶体析出记录近似凝固点阻值取出摇动晶体溶解连同套管放入冰水烧杯精测阻值上升后，隔0.5min记录出现极值或变化率明显变小后，再记录5个点第一份萘搅拌溶解第二份萘搅拌溶解结果处理1数据记录纯溶剂电阻时(min)0.5…R(ΚΩ)…加入第一份萘的电阻时(min)0.5…R(ΚΩ)…加入第二份萘的电阻时(min)0.5…R(ΚΩ)…2数据处理已知:R水=6.207ΚΩ,RNa

7、2SO4.10H2O=1.596ΚΩ相变温度:T水=273.15K,TNa2SO4.10H2O=32.38+273.15=305.53K代入:β代入下式环己烷的密度公式做三张曲线R0,Rf1,Rf2环己烷的质量:萘的质量:M萘=128.17计算相对误差测定的相对误差=计算值指按分子式计算所得的相对分子质量。注意事项1本实验的关键在于相平衡条件和过冷度的控制，因此应注意调节好搅拌速度等。(3℃)2实验前要将凝固点管洗干净吹干(每组结束后完成)；3冰块要尽量小些;注意要上下移动铁丝搅拌棒，以使凝固点管冷却均

8、匀，但不要过快，保证冰水清澈，方便观察溶液结晶析出，利于电阻值测定。4直接称量萘，从而保证萘无损失。思考与讨论参见课本p35,或是通过实验自己的感悟体会